Planowane postarzanie, czyli dlaczego współczesna elektronika tak szybko ląduje w koszu?

W dzisiejszych czasach coraz częściej słychać narzekania na jakość współcześnie produkowanej elektroniki i sprzętów AGD. Dawne sprzęty może nie imponowały wyśrubowanymi parametrami, ale działały dziesiątki lat. Dla przykładu – dawne maszynki do mielenia i miksery Zelmera często służą do dziś, podczas gdy współczesne produkty tej samej marki ledwie wytrzymują do końca okresu gwarancji. Podobnie jest np. z telewizorami. Dawne kineskopowce i starsze modele z płaskim wyświetlaczem często były wyrzucane nie z powodu niesprawności, a przez rosnącą popularność nowych technologii oraz niekompatybilność ze współczesną telewizją i pozostałymi sprzętami. Dzisiejsze telewizory z kolei lubią zgasnąć po skończeniu się gwarancji, a naprawy czasem są problematyczne.

W tym artykule przedstawię kilka powodów tego typu sytuacji.

Cyna bezołowiowa

Niemal od początku istnienia elektroniki do połączeń lutowniczych wykorzystane było spoiwo będące mieszanką cyny i ołowiu. Problem polega na tym, że ołów jest pierwiastkiem toksycznym, który mógłby przedostawać się do gleby z wysypisk, na których składowano zużytą elektronikę. Za sprawę wzięli się politycy UE. Niestety, zamiast dopracować procedury składowania i recyklingu elektroniki, postanowili od 2006 roku zakazać wykorzystywania ołowiu. Niestety, nie znaleziono zamiennika o zbliżonych parametrach. Przetestowano około 200 różnych stopów i wybrano najmniej zły.

Jakie były tego skutki?

Zacznijmy od różnic w charakterystyce tego stopu. Ołów jest metalem miękkim, cyna z jego zawartością lepiej znosi czynniki mechaniczne, dzięki czemu nie pęka np. przy upadku urządzenia, może dostosować się do nowych warunków pracy. Cyna bezołowiowa jest twardsza i zdecydowanie szybciej koroduje, co jest zabójcze dla elektroniki. Problemy te dotyczą w szczególności nowoczesnych układów BGA lutowanych za pomocą cynowych kulek znajdujących się między spodem układu a powierzchnią płyty głównej. W momencie wprowadzania spoiw bezołowiowych układy tego typu wykorzystywano głównie w komputerach oraz laptopach, i faktycznie urządzenia te stały się znacznie bardziej awaryjne.

Innym problemem są tzw. wąsy cynowe. Są to cienkie nitki, które pojawiają się na powierzchni spoiw lutowniczych. Pierwsze wzmianki na ich temat pojawiły się w latach 40 i do dziś nie udało się do końca zbadać ich natury. Faktem jest jednak, że pojawiały się one głównie w spoiwach z czystej cyny, toteż problem zminimalizowano poprzez dodanie do niej ołowiu. Problem powrócił we współczesnych spoiwach. Podjęto się ponownie prób wyeliminowania go, jednak istniejące rozwiązania nie są tak dobre jak stare spoiwa.

Awaryjne telewizory

W swoim czasie wiele mówiło się na temat celowego skracania żywotności w telewizorach Samsunga. Koreańczycy robili to poprzez umieszczanie (jeszcze na etapie projektu) kondensatorów przy radiatorach służących do odprowadzania ciepła z najbardziej grzejnych elementów. Kondensator to w dużym uproszczeniu miniaturowa i bardzo szybka bateria, w elektronice działa trochę jako bufor – stabilizuje napięcie w przypadku krótkotrwałego i dużego poboru prądu, potrafi też wygładzać napięcie produkowane impulsowo. Jest to bardzo ważny element, istnieje wiele rodzajów różniących się budową, w omawianych przypadku mówimy o kondensatorach elektrolitycznych. Kondensatory te charakteryzują się wrażliwością na warunki pracy – muszą być użytkowane zgodnie z polaryzacją, nie wolno przekraczać ich dopuszczalnego napięcia pracy i bardzo nie lubią wysokich temperatur. Zamontowanie kondensatora przy nagrzewającym się radiatorze to błąd tak oczywisty, że nie dziwią oskarżenia Samsunga o celowe postarzanie produktów.

Uszkodzony kondensator jest zazwyczaj łatwy do zdiagnozowania (zwykle zauważalnie puchły lub wybuchały), naprawa była bardzo prosta (wystarczyła lutownica), a koszty nowych elementów znikome. Co prawda serwisy często i tak kasowały klientów na duże pieniądze, ale to już inny temat. Samsung zrezygnował z tych praktyk, jednak w podobnym czasie rynek zalały telewizory pochodzący z Chin i Turcji. Były tanie, charakteryzowały się niezadowalającą jakością obrazu i… awaryjnością. Przeważnie po upływie okresu gwarancji z dnia na dzień przestawały świecić. Matryca podświetlona latarką wyświetlała obraz, dźwięk działał ale nie było podświetlenia. Omówmy zatem budowę telewizora określanego przez producentów jako LED, przy czym LED oznacza jedynie wykorzystanie do podświetlenia diod zamiast trwalszej świetlówki, sam telewizor to zwykły LCD. Za matrycą, do metalowego korpusu przyklejone są co najmniej dwie listwy z diodami LED. Gdyby diody były połączone równolegle, to w przypadku awarii jednej diody cała reszta nadal by działała, a usterka ograniczyłaby się do pojedynczego, ciemniejszego punktu na ekranie. Niestety, sprytni bądź wredni inżynierowie połączyli je szeregowo, dzięki czemu awaria jednej diody ubija całe podświetlenie lub jedną sekcję (np. 1/2, 1/4) w przypadku większych telewizorów. Mało tego – diody pracują na granicy swoich możliwości, przez co mocno się nagrzewają i jeszcze bardziej skracają swoją żywotność. Wymiana podświetlenia nie jest już taka łatwa, ponieważ zazwyczaj konieczne jest rozmontowanie całego urządzenia i wyjęcie delikatnej matrycy. W przypadku telewizorów mało znanych producentów problemem może być samo kupienie części zamiennych. Niektórzy serwisanci wymieniają tylko jedną diodę zamiast całego podświetlenia i nie informują o tym klientów, przez co ci płacą duże pieniądze za nieskuteczną naprawę, ponieważ z dużym prawdopodobieństwem wkrótce padnie kolejna, częściowo już zużyta dioda.

Apple i spowalnianie

Innym przykładem jest afera, która wybuchła po ujawnieniu pewnych zachowań systemu iOS w iPhone’ach. Otóż telefon wykrywał zużycie baterii i w takim przypadku sztucznie spowalniał pracę urządzenia, oficjalnie aby ją chronić. Czy słusznie? W normalnym smartfonie coraz krótszy czas pracy oznacza konieczność wymiany baterii, choć ewentualne zużycie przeważnie nie przekracza kilku procent i jedynie garstka użytkowników musi skorzystać z usług serwisu. iPhone działał trochę inaczej, ponieważ wykrywał nawet niewielkie zużycie, przy czym niektórzy twierdzą, że telefon jedynie liczy cykle pracy baterii i nie zna jej faktycznego zużycia. W każdym razie oprogramowanie na tyle radykalnie obcinało wydajność, że wielu użytkowników decydowało się na zakup kolejnego iPhone’a, a problemy z wydajnością zrzucali po prostu na „wiek urządzenia”. Warto przy tym zaznaczyć, że Apple ma bardzo wiernych klientów, którzy prawie zawsze wracają po nowy produkt tej samej firmy. Trudno określić ile sprawnych telefonów z tego powodu zostało wyrzuconych. Apple tłumaczyło się, że mechanizm ten powstał po to, aby urządzeniu nie zabrakło energii w przypadku szczytowego zapotrzebowania na nią. Jest to bzdura, ponieważ baterie z obecnie wykorzystywanymi pojemnościami mają tak dużą wydajność prądową, że mogłyby zasilić kilka urządzeń jednocześnie. Ostatecznie Apple od iOS 11.3 pozwoliło na wyłączenie kontrowersyjnej funkcji, co oczywiście nie przełożyło się na problemy ze stabilnością urządzenia.

Zobacz też: Kryzys energetyczny może wpłynąć na pracę… zegarków, wyjaśniamy dlaczego

To tylko 3 przykłady obrazujące problem planowanego postarzania produktów. Wymienić można co najmniej kilka dużych afer i setki mniej znanych szczegółów skracających pracę powszechnie użytkowanych urządzeń. Zajmiemy się tymi tematami wkrótce, w kolejnej części tego artykułu. [w oryg., chyba nie u mnie. MD]